Fig. 1:Transformações de campo através de fibras multimodo. De:Imagem assistida por efeito de memória por meio de fibras ópticas multimodo
Uma equipe de físicos, liderado pelo Dr. David Phillips da Universidade de Exeter, foram os pioneiros em uma nova maneira de controlar a luz que foi misturada pela passagem através de um único fio de fibra óptica da espessura de um cabelo. Essas fibras ultrafinas são muito promissoras para a próxima geração de endoscópios médicos - permitindo imagens de alta resolução no interior do corpo com a ponta de uma agulha.
Os endoscópios convencionais têm milímetros de largura e resolução limitada - portanto, não podem ser usados para inspecionar células individuais. Fibras ópticas individuais são aproximadamente 10x mais estreitas e podem permitir imagens de resolução muito mais alta - o suficiente para examinar as características de células individuais diretamente dentro do tecido vivo. Normalmente, só é possível visualizar as células depois de retiradas do corpo e colocadas em um microscópio.
O problema é que não podemos olhar diretamente através das fibras ópticas, conforme eles embaralham a luz enviada através deles. Este problema pode ser resolvido calibrando primeiro uma fibra óptica para entender como ela desfoca as imagens, e então usar essas informações de calibração como uma chave para decifrar as imagens da luz embaralhada. No início deste ano, O grupo do Dr. Phillips desenvolveu uma maneira de medir essa chave de forma extremamente rápida, em colaboração com pesquisadores da Boston University nos EUA, e o Instituto Liebniz de Tecnologias Fotônicas na Alemanha [artigo:Amostragem compressiva da matriz de transmissão óptica de uma fibra multimodo, publicado em Luz:Ciência e Aplicações , 21 de abril de 2021].
Fig. 2:O efeito da memória quase radial em MMFs. De:Imagem assistida por efeito de memória por meio de fibras ópticas multimodo
Contudo, a chave medida é muito frágil, e muda facilmente se a fibra se dobra ou torce, tornando a implantação desta tecnologia em ambientes clínicos reais atualmente muito desafiadores. Para superar esse problema, a equipe baseada em Exeter desenvolveu agora uma nova maneira de acompanhar como a chave de desembaralhamento da imagem muda enquanto a fibra está em uso. Isso fornece uma maneira de manter a imagem de alta resolução, mesmo quando um microendoscópio baseado em fibra única flexiona. Os pesquisadores conseguiram isso pegando emprestado um conceito usado em astronomia para ver através da turbulência atmosférica e aplicando-o para ver através de fibras ópticas. O método se baseia em uma 'estrela-guia' - que, no caso deles, é uma pequena partícula fluorescente na extremidade da fibra. A luz da estrela-guia codifica como a tonalidade muda quando a fibra se curva, garantindo assim que a imagem não seja interrompida.
Este é um avanço importante para o desenvolvimento de endoscópios ultrafinos flexíveis. Esses dispositivos de imagem podem ser usados para guiar as agulhas de biópsia para o lugar certo, e ajudam a identificar células doentes dentro do corpo.
Dr. Phillips, um Professor Associado do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Exeter, disse:"Esperamos que nosso trabalho aproxime a visualização dos processos subcelulares das profundezas do corpo da realidade - e ajude a traduzir essa tecnologia do laboratório para a clínica."
